상수관망은 도시에서 가장 중요한 구조물 중 하나이며 시민들에게 안전하고 충분한 물 공급을 위한 중요한 요소이다. 하지만 최근 상수도의 노후화 및 누수, 파열 등 여러 가지 원인으로 인해 상수관의 안전 여부가 사회적으로 이슈화되고 있다. 상수관망의 갑작스런 압력의 변화나 필요유량의 변화는 과도한 수압의 급상승이나 급강하 현상을 일으키게 된다. 이러한 부정류의 전형적인 형태인 수격현상은 상수관망에 많은 피해를 유발하게 되고 이를 해석하기 위한 여러 가지 방법이 개발되고 보완되어져 왔다. 하지만 너무 긴 계산 소요시간, 수리구조물들을 위한 불분명한 경계조건들, 그리고 부정확한 마찰손실계수 등으로 인해서 상수관망의 부정류 수치해석은 어려운 작업으로 알려져 왔다. 또한 과거부터 상수관에 대한 연구가 많이 진행되어오고 있지만 많은 부분에서 효율적인 연구가 부족한 실정이다. 이는 지하에 매설된 관 부식의 정도를 파악하기 힘들며 또한 파괴 현상을 직접 목격하기 힘들어 해석을 통한 연구가 진행되기 때문이다. 상수관 파손은 상수관망 시스템의 역할 불능상태(state of system failure)를 만들게 된다. 따라서 이러한 불능상태를 야기하는 원인들을 불확실성인자들로 여기고 그에 따른 신뢰성 해석을 수행할 필요가 있다.

Mailhot et al.(2000)는 아주 짧은 파이프 파괴 기록이 있는 도시 상수관망을 위한 통계적 모델의 계수들을 평가하는 방법을 제시하였다. 그리고 파이프 파괴 측정기록을 갖고 있는 실제 도시의 상수관망에 대한 응용 방법을 보여주었다.

Kwon(2005)는 특성선법(The Method of Characteristics)을 이용한 상수관망에서의 부정류 수치해석기법을 개발하였다. 특히 단순관망부터 대도시 관망까지 여러 가지 관망을 시뮬레이션하여 수치모형은 물론 다양한 파이프 수리 구조물 및 파이프에 사용되는 여러 가지 기구들의 수치모델의 경계조건이 결정되었다.

Kwon et al.(2007)은 상수관망의 기능성평가 방법으로써 신뢰성 해석 모형을 개발하였다. 특히 상수관망에서 특정 파이프의 불능확률을 정량적으로 산정하여 부정류 해석결과를 상수관망의 불능확률 산정에 사용하였다. Kwon et al.(2008)은 상수관망에서 파이프의 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있는 신뢰성 모형을 개발하였다. 여기서 부정류 해석결과를 파이프의 파괴확률 산정에 이용하였으며 부정류의 효과가 파이프를 파괴할 수 있는 원인들 중 하나임을 증명하였다. 이 연구에서는 실제 상수관망에 적용하지 못하였고 샘플상수관망을 이용한 수충격해석 및 신뢰성해석이 이루어졌으며 적용가능성만 보여주었다.

본 연구에서는 실제 도시 상수관망인 베트남 호치민시 소블럭 상수관망과 국내 4개 권역의 광역상수도를 대상으로 부정류해석을 수행하였다. 부정류해석결과를 이용하여 상수관망의 파괴확률을 산정하는 신뢰성해석을 수행하고 이를 위해Kwon et al.(2008)의 신뢰성해석모형을 수정하여 실제상수관망에 적용이 가능하도록 보완하였다.

본 연구에서는 실제 도시 상수관망인 베트남 호치민시 소블럭 상수관망을 대상으로 부정류해석을 수행하였고 신뢰성해석을 통하여 구역별 파괴확률을 산정하여 상대적으로 안전에 취약한 구역을 선정할 수 있었다. 베트남 호치민 소블럭 상수관망을 4개 구역으로 나누어서 신뢰성해석을 수행하였고 상대적으로 수격압으로 인한 관로파괴에 취약한 구역을 선정할 수 있었다. 또한 4개 권역 광역상수도에 대해 부정류해석을 수행하였다. 4개 권역 광역상수도의 파괴확률에 따른 안전도 분석결과 수충격압에 상대적으로 취약한 관로를 찾을 수 있었다. 그리고 신뢰성해석을 수행한 결과, 본 연구에서는 관경이 클수록 파괴확률이 상대적으로 크게 나타났다. 이는 관경이 클수록 수충격압의 크기가 크기 때문이며 설계변수 중 관경의 크기가 파괴확률에 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 개발된 상수관망 신뢰성해석모형을 운영관리에 적용한다면 향후 개량이나 교체가 필요한 상수관로의 우선순위 선정에 유용하게 사용될 것으로 판단된다.